整理原子物理课程要求

第二章 原子的核式模型和玻尔理论教学要求(1)掌握原子质量的计算与原子大小的数量级。原子半径为量级 原子核大小m量级原子质量的相对值 (2)掌握卢瑟福原子核式模型的内容。原子中的正电荷几乎占据着原子的全部质量而集中在一个很小的中心体内，小而重的的带正电的物质称为原子核，而带负电的电子在与原子大小同数量级的轨道上绕核运动。 (3)了解 粒子散射实验的装置、现象和实验结果，了解 粒子散射实验对卢瑟福的核式模型的验证。R为粒子源，D为铅准直板，F为金箔，M为探测显微镜。R发出的粒子经D铅板准直形成一细束，垂直打在金属箔F上，沿散射角射向探测显微镜M，可以记录下在某一段时间内在某一方向散射的粒子数。大多数粒子只有23的偏转，1/8000的粒子偏转大于90，有的达到180，即反方向散射。卢瑟福散射理论meM核，且me M，只考虑粒子与原子核的相互作用。由于F万 F静 ，忽略粒子与原子核间的F万 ，且认为静电力服从库仑定律由于原子核线度很小，属于单次散射问题射原子的质量Ma，原子核在散射过程中对实验室参照系静止不动。卢瑟福散射公式碰撞时粒子与原子核的距离(4)了解卢瑟福的核式模型的意义及其困难(5)了解氢原子光谱的特点、掌握线系结构、波数公式及光谱项等。线状光谱原子 带状光谱分子 连续光谱固体加热上式称为广义巴尔末线系，也叫里德伯公式。还可以写成其中T(m)和T(n)称为光谱项光谱是线状的，不同线系的光谱相互联系，有相同的光谱项(6)掌握玻尔氢原子理论；理解并掌握量子化的概念；掌握由玻尔氢原子理论得出的重要结论；并可应用这些结论解释氢原子光谱。玻尔的基本假设(1)定态假设2)频率条件(3)角动量量子化条件或原子总能量精细结构常数=1/137波尔第一半径=0.053nm对氢来说Z1光谱和能级对氢原子，Z1，hcR=13.6eV，则光谱项与能级对应，任一谱线可表示为两个光谱之差跃迁间距 发光波长电子从非量子化轨道跃迁至一个量子化轨道时，原子向外辐射一个光子，光子的能量为里德伯常数 (7)了解类氢离子光谱的特点；掌握类氢离子光谱的波数公式。类氢离子半径、能量、光谱公式有(8)了解夫兰克赫兹实验装置、现象、结果和所说明的问题用电子碰撞原子的方法使原子激发，由低能态跃迁到高能态，从而进一步证实了原子能级量子化的理论。 实验结果：进行研究的是汞蒸气。实验时，逐渐增加GK间电压，观察电流计中显示的阳极电流值，结果得到如图所示的曲线。(9)掌握电离电势、激发电势的计算。(10)掌握索末菲椭圆轨道及原子空间量子化的概念；掌握各量子数的取值法则。(11)了解玻尔理论的成功与不足，地位与作用。第三章 量子力学基础教学要求(1)对物质的波粒二象性有正确的认识。(2)了解测不准原理的内容。(3)了解对粒子的波函数描述。了解波函数的统计解释。(4)了解量子力学对微观粒子运动规律的描述与解决方法。简单了解薛定语方程的建立与形式。 (5)了解量子力学对氢原子处理的结果；掌握量子力学与玻尔理论对氢原子处理结果的相似与不同之处。第四章 碱金属原子 教学要求(1)掌握碱金属原子的光谱与能级的特点。主线系：第一条红色谱线，其余在紫外区第一辅线系（漫线系）:可见光区第二辅线系（锐线系）：第一条在红外区，其余在可见光区博格曼线系（基线系）：红外区碱金属的波数量子数 所以是的函数 所以碱金属原子光谱各谱线波数可一般性地表示为碱金属的能级公式 锂原子能级图碱金属原子的能级与主量子数n，轨道量子数有关n相同 不同 能级差别较大n愈小 不同 能级差别愈大n很大 碱金属能级与氢原子的能级趋于一致(2)掌握原子实的极化和轨道的贯穿所形成的碱金属原子光谱与能级的一般结构。原子核和内层电子形成一个稳固的结构，称为原子实(3)掌握碱金属原子的光谱精细结构的特点。(4)理解电子自旋的理论：掌握电子自旋与轨道运动的相互作用；会分析与计算由此产生的能级分裂的结果。史特恩盖拉赫实验的意义：第一次通过实验直接证明了原子在外场中角动量空间取向的量子化现象为玻尔磁子，是轨道磁矩的最小单元自旋角动量S的值与自旋量子数s有关 对于电子自旋所以自旋磁量子数电子既有轨道角动量L，又有自旋角动量S，它们将合成一个总角动量J即，当0时，j,当0时，j电子自旋与轨道运动及绕J的附加运动会产生附加能量，造成能级精细分裂电子自旋与轨道运动的相互作用能双层能级的能量差用波数表示碱金属原子态符号(5)掌握单电子辐射跃迁的选择定则，会分析碱金属原子能级间产生的跃迁与光谱。j0，1 n不受限制跃迁过程必须改变原子的宇称状态，即原先为偶宇称态的原子，在跃迁后将处于奇宇称态，反之，亦然。两个偶宇称态之间或两个奇宇称态之间都不会发生跃迁。因此，1式相当于宇称选择定则 (6)掌握氢原子光谱的精细结构；掌握氢原子能级精细结构中的简并情况。氢原子的能量公式精细结构使原来的能级向下有一个微小的位移，并发生分裂。特征：(1)当l=0时，只有一个j值，能级只向下移动不分裂，n增大，移动迅速减小(2)当l0时，一个j联系两个l，可见具有相同n值及相同j值，而具有不同l值的能级是简并的(3)精细结构能量与n3成反比，也随j(或l)的增加而减小氢原子光谱的精细结构 巴耳末线系第一谱线的能级跃迁图第五章 多电子原子教学要求(1)了解并掌握原子的电子壳层结构、各壳层填充的电子数、填充顺序等。壳层n=1 、2 、3 、4 、5 、6表示符号K、L、M、N、O、Pl=0、1、2、3、的各壳层仍用符号s、p、d、f、表示同一壳层因L不同，有n个次壳层（次壳层）对于一个给定的支壳层l，可有(2l+1)个不同的ml，而对应每一个ml，又有2个不同的ms，故(n,l)支壳层中所包含的量子态数为2(2l+1)个一个壳层所含量子 数(2)掌握原子基态的电子组态表示方法并会确定其基态原子态。(3)掌握氦及碱土金属原于光谱与能级的特点。1s1s组态的态在氦原子中实际上是不存在的 (泡利不相容)同种氦原子的能级中，三重态能级低于单重能级，且差别随n，l的增大很快减小4)掌握价电子间的相互作用情况：会分别应用LS锅合与jj耦合法求具有两个价电子的原子态。G1G2-L-S耦合;G3G4-j-j耦合L-S耦合 所以原子态为例题5.2.1 求电子组态为n1pn2d 的某二价原子形成的原子态 解：S=1.0 L=1,2,3LS耦合跃迁定则j-j耦合模型 例题5.2.2已知某二价原子的两个价电子的角量子数分别为l12，l21，s112，s212，试求该原子的总角动量状态 (5)了解泡利原理的内容；了解同科电子与非同科电子在形成原子态上的区别。在一个原子中不可能有两个或两个以上的电子具有完全相同的四个量子数(n,l,ml，ms)，或者说，原子中的每一个状态只能容纳一个电子。 处于同一支壳层中的电子（n和l量子数相同）称为等效(同科)电子。由泡利不相容原理，它们的ml和ms量子数不能全相同，于是限制了某些状态的存在，因此，同科电子形成的原子态比非同科电子形成的原子态少。如氦原子的基态电子组态为1s1s洪特定则：等效电子形成的所有L-S耦合光谱项中，具有最大S值的那些谱项中L值最大者能量最低（只适用于判断LS耦合光谱项中最低能量状态，不能判定其他光谱项之间的能量高的）例题利用LS耦合、泡利原理和洪特定则来确定碳Z6、氮Z7、氯Z17原子的基态解:首先写出原子的基态电子组态，其次在满足泡利原理条件下依照洪特定则做出壳层排列找最大S与L，最后在L-S耦合作用下得到J值，并利用洪特定则的正序或倒序理论找到基态的J值，然后得基态光谱项。(6)了解复杂原子光谱的一般规律。1.能级和光谱的位移律 2.多重性的交替律 S=1/2,双重，两个电子s=1,0,单一，三重；三个电子，s=1+1/2=3/2,s=1-1/2=1/2;双重 3.多电子原子原子态的形成(7)掌握辐射跃迁的普用选择定则。(8)了解X射线产生机制和特征。(9)了解X射线的吸收规律。(10)了解康普顿效应的现象和理论解释。第六章 磁场中的原子 教学要求 (1)掌握并会计算朗德因子与原子的磁矩。 (2)掌握斯特恩-盖拉赫实验的原理、实验装置、现象与说明的问题。(3)掌握塞曼效应与帕邢巴克效应的理论解释及各自产生的条件、现象：掌握正常塞曼效应与反常塞曼效应各自产生的条件、现象；会计算塞曼效应引起能级分裂的裂距及光谱分裂后与原光谱的波数差。（4）对磁共振和强磁场中的回归谱有一般了解。第七章 原子核物理学 教学要求 (1)了解并掌握原子核的基本性质及结合能的计算。 (2) 了解核力的性质及其介子理论。 (3) 了解核结构模型一液滴模型、壳层模型和集体运动模型。 (4) 掌握原子核放射性衰变的形式和规律，了解 衰变的中微子理论。(5)掌握核反应的机制与类型、核反应方程式、反应能及阈能的计算(6)